FR2888043A1 - FIBER OPTICAL IMAGE SENSOR - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne les capteurs d'image. Il est décrit un procédé de fabrication d'un capteur d'image comprenant des étapes de réalisation collective d'une structure associant une tranche semiconductrice (12) portant une série de circuits de détection d'image, et une galette de fibres optiques (20) fixée à une face de la tranche, la tranche semiconductrice étant amincie dans une étape postérieure à la formation des circuits de détection d'image sur la tranche et on réalise, sur la face de la tranche non fixée à la galette de fibres, des plots de contact d'accès extérieur (28) pour la commande des circuits et le recueil de signaux d'image issus du capteur, la galette de fibres optiques ayant une épaisseur telle qu'elle assure l'essentiel de la tenue mécanique de la structure une fois que la tranche a été amincie, et ceci jusqu'à la fin de la fabrication collective, la structure assemblée de la tranche et de la galette étant ultérieurement découpée en puces individuelles.The invention relates to image sensors. There is described a method of manufacturing an image sensor comprising steps of collectively producing a structure associating a semiconductor wafer (12) carrying a series of image detection circuits, and a wafer of optical fibers (20). ) fixed to one side of the wafer, the semiconductor wafer being thinned in a step subsequent to the formation of the image detection circuits on the wafer and, on the face of the wafer not fixed to the wafer of fibers, external access contact pads (28) for controlling the circuits and collecting image signals from the sensor, the optical fiber wafer having a thickness such that it provides the bulk of the mechanical strength of the structure once the slice has been thinned, and this until the end of the collective manufacture, the assembled structure of the slice and the slab being subsequently cut into individual chips.
Description
CAPTEUR D'IMAGE A GALETTE DE FIBRES OPTIQUESFIBER OPTICAL IMAGE SENSOR
L'invention concerne les capteurs d'image de faible encombrement et de haute résolution; elle s'applique notamment, mais non exclusivement, aux capteurs d'image radiologique. The invention relates to image sensors of small size and high resolution; it applies in particular, but not exclusively, to radiological image sensors.
Les capteurs d'image existants ne sont pas toujours optimisés du point de vue de l'encombrement, du fait qu'il faut trouver des compromis entre le coût de fabrication et les performances optiques désirées, et que ces compromis peuvent se faire au détriment d'autres paramètres comme l'encombrement, que ce soit en longueur, en largeur, ou en épaisseur. Existing image sensors are not always optimized from the point of view of size, because compromises have to be made between the cost of manufacture and the desired optical performance, and these compromises can be made at the expense of other parameters such as size, whether in length, in width, or in thickness.
On prendra ci-après comme exemple un capteur d'image radiologique destiné à des applications dentaires, pour lequel l'encombrement est un paramètre essentiel puisque le capteur d'image doit être introduit dans la bouche d'un patient. Chaque millimètre ou fraction de millimètre gagné, dans chacune des trois dimensions, à surface de prise d'image donnée, représente un progrès significatif. An example of a radiological image sensor intended for dental applications is given below, for which the bulk is an essential parameter since the image sensor must be introduced into the mouth of a patient. Every millimeter or fraction of millimeter gained, in each of the three dimensions, with a given image area, represents a significant progress.
Les capteurs d'image radiologique existants sont habituellement réalisés de la manière suivante: on fabrique collectivement une série de puces détectrices d'image visible, individuelles, sur une tranche de silicium, par des opérations de dépôts et gravures de couches isolantes, conductrices ou semiconductrices, et des opérations de dopages, etc., toutes ces opérations étant effectuées à partir d'une face avant de la tranche. Après fabrication collective sur la tranche, la tranche est découpée en puces individuelles et les puces sont montées chacune sur un support; des plages conductrices de la puce sont reliées à des plages conductrices du support par des fils soudés (technique dite "wirebonding"). Puis, dans le cas de la radiologie, un scintillateur est déposé (en général collé) sur la face avant de la puce de silicium. Le scintillateur est destiné à convertir les rayons X incidents en rayonnement visible à une longueur d'onde à laquelle le capteur d'image est sensible. The existing radiological image sensors are usually produced in the following manner: a series of individual visible image detector chips are collectively manufactured on a silicon wafer by insulating, conductive or semiconductor layer deposition and etching operations. , and doping operations, etc., all these operations being performed from a front face of the wafer. After collective manufacture on the wafer, the wafer is cut into individual chips and the chips are each mounted on a support; conductive pads of the chip are connected to conductive pads of the support by welded son (technique called "wirebonding"). Then, in the case of radiology, a scintillator is deposited (usually glued) on the front face of the silicon chip. The scintillator is intended to convert incident X-rays into visible radiation at a wavelength at which the image sensor is sensitive.
On a déjà proposé d'interposer entre le scintillateur et la puce de silicium une galette plate de fibres optiques de quelques centaines de micromètres d'épaisseur, dont le but est d'atténuer (par simple absorption) le rayonnement X résiduel qui a traversé le scintillateur sans être converti en lumière visible; en effet, les rayons X résiduels tendent à générer dans le silicium des électrons parasites qui représentent plus du bruit que du signal utile et il est souhaitable de les éliminer. La galette de fibres atténue les rayons X mais elle n'atténue pas la lumière visible qui a été émise par le scintillateur; la résolution de l'image visible générée dans le scintillateur est conservée par la galette de fibres optiques et est répercutée sur la surface sensible du capteur; c'est là son grand intérêt. It has already been proposed to interpose between the scintillator and the silicon chip a flat slab of optical fibers of a few hundred micrometers in thickness, the purpose of which is to attenuate (by simple absorption) the residual X-ray that has passed through the scintillator without being converted into visible light; indeed, the residual X-rays tend to generate in the silicon parasitic electrons which represent more noise than the useful signal and it is desirable to eliminate them. The fiber slab attenuates the X-rays but does not attenuate the visible light that has been emitted by the scintillator; the resolution of the visible image generated in the scintillator is retained by the optical fiber wafer and is reflected on the sensitive surface of the sensor; that is his great interest.
Dans ce cas, on colle sur la puce de silicium non pas une simple feuille de scintillateur mais une galette de fibres optiques revêtue d'une io couche scintillatrice. La couche scintillatrice peut être une couche d'iodure de césium déposée sur la galette, ou bien, plus souvent, c'est une feuille de carbone revêtue d'iodure de césium qui est collée sur la galette par une colle transparente interposée entre l'iodure de césium et la galette. D'autres matériaux que l'iodure de césium peuvent être utilisés (feuilles de matière plastique chargée d'oxysulfure de gadolinium, etc.). In this case, the silicon chip is not glued on a single scintillator sheet but on an optical fiber wafer coated with a scintillator layer. The scintillating layer may be a layer of cesium iodide deposited on the wafer, or, more often, it is a carbon sheet coated with cesium iodide which is adhered to the wafer by a transparent adhesive interposed between the cesium iodide and galette. Materials other than cesium iodide may be used (plastic sheets filled with gadolinium oxysulfide, etc.).
Les dispositifs fabriqués jusqu'à maintenant n'optimisent pas les dimensions du capteur d'image. Devices manufactured to date do not optimize the dimensions of the image sensor.
L'invention propose d'utiliser une galette de fibres optiques d'une manière nouvelle qui permet de faciliter la fabrication et d'améliorer les performances des capteurs, notamment en ce qui concerne l'encombrement, en épaisseur comme en dimensions latérales. Cette galette de fibres optiques est utilisable dans le cas d'un capteur d'image radiologique ou non radiologique, associée à un scintillateur ou non associée à un scintillateur. The invention proposes to use a wafer of optical fibers in a new way that facilitates the manufacture and improve the performance of the sensors, particularly with regard to space, in thickness as in lateral dimensions. This optical fiber wafer can be used in the case of a radiological or non-radiological image sensor, associated with a scintillator or not associated with a scintillator.
Selon l'invention, on propose un procédé de fabrication consistant à réaliser collectivement une structure associant une tranche semiconductrice portant une série de circuits de détection d'image, et une galette de fibres optiques fixée à une face de la tranche, la tranche semi-conductrice étant amincie dans une étape postérieure à la formation des circuits de détection d'image sur la tranche, et on réalise, sur la face de la tranche non fixée à la galette de fibres, des plots de contact d'accès extérieur pour la commande des circuits et le recueil de signaux d'image issus du capteur, la galette de fibres optiques ayant une épaisseur telle qu'elle assure l'essentiel de la tenue mécanique de la structure une fois que la tranche a été amincie, et ceci jusqu'à la fin de la fabrication collective, la structure assemblée de la tranche et de la galette étant ultérieurement découpée en puces individuelles. According to the invention, there is provided a manufacturing method of collectively producing a structure associating a semiconductor wafer carrying a series of image detection circuits, and a wafer of optical fibers fixed to one side of the wafer, the semi-wafer conductive being thinned in a step subsequent to the formation of image detection circuits on the wafer, and is made on the face of the wafer not fixed to the fiber wafer, external access contact pads for control circuits and the collection of image signals from the sensor, the optical fiber wafer having a thickness such that it ensures the essential of the mechanical strength of the structure once the wafer has been thinned, and this until at the end of the collective manufacturing, the assembled structure of the slice and the slab being subsequently cut into individual chips.
Le découpage en puces se fait en principe par sciage et l'opération de sciage coupe simultanément la tranche amincie et la galette de fibres selon une même ligne de découpe. The chip cutting is in principle by sawing and the sawing operation simultaneously cuts the thinned slice and the fiber slab in the same cutting line.
De préférence, la galette de fibres est fixée à la tranche par adhérence moléculaire, sans apport de matière adhésive, entre deux surfaces très planes. Les surfaces très planes sont obtenues lorsque c'est nécessaire par dépôt d'une couche de planarisation noyant le relief puis polissage chimique et/ou mécanique jusqu'à obtenir une rugosité très faible (égale ou inférieure au nanomètre si possible). Preferably, the fiber wafer is attached to the wafer by molecular adhesion, without addition of adhesive material, between two very flat surfaces. The very flat surfaces are obtained when necessary by depositing a planarization layer embedding the relief and chemical and / or mechanical polishing until a very low roughness (equal to or less than the nanometer if possible).
t o Ainsi, selon l'invention, on se sert d'une galette de fibres optiques comme support d'une tranche semiconductrice amincie qui ne pourrait pas s'auto-supporter après amincissement. Pour un capteur d'image radiologique, le scintillateur est de préférence collé sur la galette alors que le processus de fabrication collective se déroule encore, c'està-dire avant division en puces individuelles. La galette joue son rôle de protection contre les rayons X mais elle a été mise en place lors des étapes collectives. La tranche de silicium peut être amincie fortement, d'une part pour diminuer l'épaisseur globale de la puce, afin de rendre possible la réalisation des plots de contacts sur la face accessible lorsque des vias doivent être réalisés entre les deux faces de la tranche, et d'autre part éventuellement pour améliorer les performances optiques du capteur. Les plots de contact de la puce sont situés sur une face de la tranche semiconductrice qui est la face opposée à la face collée contre la galette de fibres, ce qui évite des opérations de découpage complexe pour laisser libre l'accès aux plots; un découpage complexe serait en effet nécessaire si les plots d'accès étaient situés du côté de la face collée, à la périphérie de la galette. On verra plus loin comment l'invention réduit l'encombrement latéral final du capteur. Enfin, le collage par adhérence moléculaire, possible entre des surfaces très planes en regard, permet d'éviter d'interposer entre la galette et la puce une colle transparente, dont l'épaisseur, les bulles et les défauts engendreraient une perte de qualité du capteur. Thus, according to the invention, a wafer of optical fibers is used as a support for a thinned semiconductor wafer which could not be self-supporting after thinning. For a radiological image sensor, the scintillator is preferably glued on the wafer while the collective manufacturing process still takes place, that is to say before division into individual chips. The pancake plays its role of protection against X-rays but it was put in place during the collective stages. The silicon wafer can be thinned strongly, firstly to reduce the overall thickness of the chip, in order to make it possible to produce the contact pads on the accessible face when vias must be made between the two sides of the wafer. , and secondly possibly to improve the optical performance of the sensor. The contact pads of the chip are located on one side of the semiconductor wafer which is the face opposite to the face glued against the fiber wafer, which avoids complex cutting operations to allow free access to the pads; a complex cutting would indeed be necessary if the access pads were located on the side of the bonded side, on the periphery of the slab. We will see later how the invention reduces the final lateral size of the sensor. Finally, the adhesion by molecular adhesion, possible between very flat surfaces facing, avoids interposing between the cake and the chip a transparent adhesive, the thickness, bubbles and defects would cause a loss of quality of the sensor.
Bien que l'invention soit principalement intéressante pour les capteurs d'image radiologiques, elle est applicable aussi à des capteurs d'image visible ou proche du visible (infrarouge) pour lesquels l'encombrement du capteur serait un paramètre important. Pour les capteurs d'image radiologique, elle est utilisable même sans scintillateur déposé ou collé, si les fibres de la galette sont des fibres scintillatrices. Although the invention is mainly of interest for radiological image sensors, it is also applicable to visible or near-visible (infrared) image sensors for which the size of the sensor would be an important parameter. For radiological image sensors, it is usable even without scintillator deposited or glued, if the fibers of the slab are scintillating fibers.
L'invention porte aussi sur un capteur d'image nouveau, de faible encombrement, comportant une puce formée d'une superposition d'une galette de fibres optiques et d'une feuille semiconductrice, d'épaisseur plus faible que l'épaisseur de la galette et inférieure à 30 micromètres, feuille dans laquelle sont formés une matrice de zones photosensibles et des circuits électroniques associés, la feuille comportant, sur sa face non collée à la galette de fibres, des plots de contact d'accès extérieur permettant la commande du capteur et le recueil de signaux d'image issus de la matrice. The invention also relates to a new image sensor of small size, comprising a chip formed of a superposition of a wafer of optical fibers and a semiconductor sheet, of thickness less than the thickness of the wafer and less than 30 micrometers, sheet in which are formed a matrix of photosensitive zones and associated electronic circuits, the sheet having, on its face not bonded to the fiber wafer, external access contact pads for controlling the sensor and the collection of image signals from the matrix.
De préférence, il n'y a pas de matière adhésive entre la feuille semiconductrice et la galette mais seulement des couches de planarisation. Preferably, there is no adhesive material between the semiconductor sheet and the wafer but only planarization layers.
On a utilisé dans le paragraphe précédent le mot "feuille semiconductrice" par opposition au mot "puce semiconductrice" généralement utilisé, pour évoquer le fait qu'on n'a plus une puce rigide comme dans l'art antérieur mais plutôt une feuille extrêmement mince et non rigide, l'essentiel de la tenue mécanique étant assuré par la galette de fibres optiques. L'épaisseur de la feuille est de 30 micromètres au plus et elle peut même faire beaucoup moins (quelques micromètres seulement) ; l'épaisseur de la galette de fibres est en principe de quelques centaines de micromètres, le critère étant qu'elle puisse assurer la tenue mécanique pendant la fabrication collective. Exceptionnellement l'épaisseur de la galette peut descendre à environ 100 micromètres. In the preceding paragraph, the word "semiconductive sheet" as opposed to the term "semiconductor chip" generally used, was used to evoke the fact that one no longer has a rigid chip as in the prior art but rather an extremely thin sheet. and non-rigid, most of the mechanical strength being provided by the fiber optic slab. The thickness of the leaf is 30 micrometers at most and it can even do much less (only a few micrometers); the thickness of the fiber wafer is in principle a few hundred micrometers, the criterion being that it can ensure the mechanical strength during collective manufacture. Exceptionally the thickness of the slab can go down to about 100 micrometers.
Comme on le verra, une particularité du capteur selon l'invention est que le bord périphérique de la galette surplombe exactement le bord périphérique de la feuille semiconductrice dans laquelle est formé le capteur d'image. De plus, lorsque la structure de la feuille et de la galette est montée sur un support (embase de boîtier, ou circuit hybride sur céramique, ou circuit imprimé) le support n'a pas besoin d'être en débord latéral par rapport à la structure. As will be seen, a feature of the sensor according to the invention is that the peripheral edge of the wafer exactly overhangs the peripheral edge of the semiconductor sheet in which the image sensor is formed. In addition, when the structure of the sheet and the wafer is mounted on a support (housing base, or hybrid circuit on ceramics, or printed circuit) the support does not need to be in lateral overhang with respect to the structure.
Le procédé selon l'invention comporte deux modes principaux de mise en oeuvre selon qu'on fixe la galette sur la face avant ou sur la face arrière de la tranche semiconductrice. La face avant de la tranche est la face à partir de laquelle ont été formés les circuits électroniques des puces (matrices photosensibles et circuits associés). The method according to the invention comprises two main modes of implementation according to whether the wafer is fixed on the front face or on the rear face of the semiconductor wafer. The front face of the wafer is the face from which were formed the electronic chips circuits (photosensitive matrices and associated circuits).
Dans le premier mode de mise en oeuvre, c'est la face avant qui est collée contre la galette, et les plots de contact sont donc sur la face arrière de la tranche amincie; des vias conducteurs traversent l'épaisseur de la tranche amincie pour relier les plots aux circuits électroniques. Le procédé de fabrication d'un capteur d'image de faible encombrement comporte alors les étapes suivantes: on part d'une tranche semiconductrice destinée à la réalisation simultanée de plusieurs capteurs individuels, on réalise à partir d'une face avant de la tranche, par des étapes de dépôt et gravures de couches successives, un ensemble de matrices de zones photosensibles et io de circuits électroniques associés, on planarise la face avant, on planarise également une face avant d'une galette de fibres optiques d'épaisseur suffisante pour assurer la tenue mécanique de la tranche pendant le reste de la fabrication de celle-ci avant découpage en puces individuelles, on colle la galette par sa face avant planarisée contre la face avant planarisée de la tranche, le collage étant effectué par adhérence moléculaire sans interposition de matière adhésive, on élimine la majeure partie de l'épaisseur de la tranche semiconductrice par usinage de la face arrière de celle-ci, on établit sur la face arrière de la tranche amincie des plots de contact extérieur permettant la commande du capteur et le recueil de signaux d'image, ces plots étant reliés électriquement, à travers l'épaisseur de la tranche amincie, aux circuits réalisés sur la face avant de la tranche, et, ultérieurement, on découpe la tranche en puces individuelles. In the first embodiment, it is the front face which is glued against the slab, and the contact pads are on the rear face of the thinned slice; conductive vias pass through the thickness of the thinned wafer to connect the pads to the electronic circuits. The manufacturing process of a small image sensor then comprises the following steps: starting from a semiconductor wafer intended for the simultaneous production of several individual sensors, it is realized from a front face of the wafer, by steps of deposition and etching of successive layers, a set of matrices of photosensitive zones and associated electronic circuits, the front face is planarized, a front face of a wafer of optical fibers of sufficient thickness is also planarized to ensure the mechanical strength of the wafer during the remainder of its manufacture before cutting into individual chips, the wafer is glued by its planarized front face against the planarized front face of the wafer, the bonding being carried out by molecular adhesion without interposition of adhesive material, most of the thickness of the semiconductor wafer is removed by machining the back side of the it is established on the rear face of the thinned slice external contact pads for the control of the sensor and the collection of image signals, these pads being electrically connected through the thickness of the thinned slice, to circuits made on the front face of the wafer, and subsequently, the wafer is cut into individual chips.
Dans le deuxième mode de mise en oeuvre, c'est la face arrière qui est collée sur la galette. Pour cela, on utilise un substrat de report provisoire, de préférence en silicium, on colle la face avant de la tranche semiconductrice sur le substrat provisoire, on amincit la tranche par sa face arrière, le substrat provisoire assurant sa tenue mécanique pendant cette opération, on colle l'ensemble ainsi formé, par la face arrière de la tranche, contre une galette de fibres optiques, et on élimine le substrat provisoire, la galette devenant un substrat définitif qui assure la tenue mécanique de la tranche amincie. Les plots de contact sont alors situés sur la face avant de la tranche, maintenant accessible après enlèvement du substrat provisoire. In the second embodiment, it is the back side that is glued on the slab. For this, a temporary transfer substrate is used, preferably in silicon, the front face of the semiconductor wafer is bonded to the temporary substrate, the wafer is thinned by its rear face, the temporary substrate ensuring its mechanical strength during this operation, the assembly thus formed is bonded by the rear face of the wafer against a wafer of optical fibers, and the temporary substrate is eliminated, the wafer becoming a definitive substrate which ensures the mechanical strength of the thinned wafer. The contact pads are then located on the front face of the wafer, now accessible after removal of the temporary substrate.
Dans ce deuxième mode, le procédé de fabrication d'un capteur d'image de faible encombrement comporte alors les étapes suivantes: on part d'une tranche semiconductrice destinée à la réalisation simultanée de plusieurs capteurs individuels, on réalise à partir d'une face avant de la tranche, par des étapes de dépôt et gravures de couches successives, un ensemble de matrices de zones photosensibles et de circuits électroniques associés, et des plots de contact d'accès extérieur permettant la commande du capteur et le recueil de signaux d'image, on colle la face avant de la tranche contre la face avant d'un substrat de report provisoire, on élimine la majeure partie de l'épaisseur de la tranche par usinage de la face arrière de celle-ci, on planarise la face arrière de la tranche amincie, on planarise une face avant d'une galette de fibres optiques d'épaisseur suffisante pour assurer la tenue 1 o mécanique de la tranche pendant le reste de la fabrication de celle-ci avant découpage en capteurs d'image individuels, on colle la galette par sa face avant planarisée contre la face arrière planarisée de la tranche, le collage étant effectué par adhérence moléculaire sans apport de matière adhésive, on élimine le substrat de report provisoire, on dénude les plots de contact d'accès extérieur, et, ultérieurement, on découpe la tranche en puces individuelles. In this second mode, the method of manufacturing a compact image sensor then comprises the following steps: starting from a semiconductor wafer intended for the simultaneous production of several individual sensors, one realizes from one side before the wafer, by steps of deposition and etching of successive layers, a set of matrices of photosensitive zones and associated electronic circuits, and external access contact pads for the control of the sensor and the collection of signals of image, we glue the front face of the wafer against the front face of a temporary transfer substrate, we eliminate most of the thickness of the wafer by machining the rear face thereof, we planarise the back side of the thinned slice, one planarise a front face of a pancake optical fibers of sufficient thickness to ensure the mechanical 1 o mechanical slice during the rest of the manufacture thereof before cutting into individual image sensors, the wafer is bonded by its planarized front face against the planarized rear face of the wafer, the bonding being effected by molecular adhesion without the addition of adhesive material, the temporary transfer substrate is removed, and stripped off. the external access contact pads, and subsequently, the wafer is cut into individual chips.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la decription détaillée qui suit et qui est faite en référence aux 20 dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 représente une tranche semiconductrice sur la face avant de laquelle on a formé des circuits de détection d'image; - la figure 2 représente la tranche après une opération de planarisation; - la figure 3 représente une galette de fibres optiques ayant sa face avant planarisée; - la figure 4 représente une structure associant la tranche et la galette de fibres, collées face contre face; la figure 5 représente une étape d'amincissement de la tranche; - la figure 6 représente la formation de vias conducteurs; - la figure 7 représente le dépôt et la gravure d'une couche conductrice sur la face arrière de la tranche amincie; - la figure 8 représente le dépôt d'un scintillateur sur la face accessible de la galette de fibres optiques; -la figure 9 représente un capteur d'image radiologique terminé, comprenant la structure tranche+galette découpée en une puce individuelle montée sur un support auquel elle est reliée par des fils soudés; - la figure 10 représente les marges d'encombrement latérales 5 supplémentaires qu'il fallait prendre dans l'art antérieur pour monter une puce sur un support; - les figures 11 à 16 représentent les étapes de fabrication dans un deuxième mode de réalisation de l'invention; - la figure 17 représente un capteur d'image terminé dans ce 1 o deuxième mode. Other features and advantages of the invention will appear on reading the detailed description which follows and which is made with reference to the appended drawings in which: FIG. 1 represents a semiconductor wafer on the front face of which one has formed image detection circuits; FIG. 2 represents the wafer after a planarization operation; FIG. 3 represents a wafer of optical fibers having its planarized front face; - Figure 4 shows a structure associating the wafer and the fiber wafer, glued face to face; Figure 5 shows a slice thinning step; - Figure 6 shows the formation of conductive vias; - Figure 7 shows the deposition and etching of a conductive layer on the rear face of the thinned slice; FIG. 8 shows the deposition of a scintillator on the accessible face of the optical fiber slab; FIG. 9 represents a finished radiological image sensor comprising the slice + slab structure cut into an individual chip mounted on a support to which it is connected by soldered wires; FIG. 10 shows the additional lateral clearance margins that had to be taken in the prior art to mount a chip on a support; - Figures 11 to 16 show the manufacturing steps in a second embodiment of the invention; FIG. 17 represents a finished image sensor in this 1 st second mode.
Sur la figure 1, on a représenté schématiquement une tranche semiconductrice 10; la tranche est classiquement un substrat semiconducteur dont la face avant porte une couche épitaxiale 12 peu dopée dans laquelle sont formés des circuits de détection d'image visible non représentés, destinés à être ultérieurement découpés en puces individuelles correspondant chacune à un capteur d'image individuel. Chaque circuit de détection d'image comprend une matrice photosensible, des circuits électroniques associés, des interconnexions, et des plages ou zones conductrices 14 destinées à être reliées à des connexions extérieures du capteur. Les connexions extérieures sont prévues pour l'alimentation et la commande des circuits électroniques du capteur ainsi que pour le recueil des signaux électroniques représentant les images détectées par le capteur. FIG. 1 diagrammatically shows a semiconductor wafer 10; the wafer is conventionally a semiconductor substrate whose front face carries a low doped epitaxial layer 12 in which are formed not shown visible image detection circuits, intended to be subsequently cut into individual chips each corresponding to an individual image sensor . Each image detection circuit comprises a photosensitive matrix, associated electronic circuits, interconnections, and conductive regions or regions 14 intended to be connected to external connections of the sensor. The external connections are provided for the supply and control of the electronic circuits of the sensor as well as for the collection of the electronic signals representing the images detected by the sensor.
La face avant de la tranche (en haut sur la figure 1) est la face à partir de laquelle sont faites les opérations classiques de dépôts de couches conductrices ou semiconductrices ou isolantes, gravures de ces couches, implantations, etc. permettant de réaliser collectivement les matrices, les circuits associés, et les plages conductrices (ces dernières en général en aluminium). The front face of the wafer (at the top in FIG. 1) is the face from which the conventional operations of deposits of conductive or semiconducting or insulating layers, etchings of these layers, implantations, etc., are made. making it possible to collectively produce the dies, the associated circuits, and the conductive pads (the latter generally made of aluminum).
On va décrire d'abord, en référence aux figures 2 à 9, une première variante de réalisation de l'invention, dans laquelle la tranche semiconductrice est d'abord reportée sur une galette de fibres optiques avant de procéder à un amincissement de la tranche. Firstly, with reference to FIGS. 2 to 9, a first embodiment of the invention will be described, in which the semiconductor wafer is first transferred to a wafer of optical fibers before thinning the wafer. .
Pour cela, on commence (figure 2) par planariser la face avant de 35 la tranche 10. En pratique, comme la surface avant de la tranche est modelée par le relief laissé par les dépôts et gravures successifs de couches, la planarisation consiste à recouvrir la face avant d'une couche de planarisation 16 (oxyde de silicium) de quelques micromètres d'épaisseur. Cette couche masque le relief présent sur la tranche, après quoi la surface de la tranche est polie (polissage mécanique et/ou chimique) pour acquérir une planéité aussi parfaite que possible en vue d'un collage par adhérence moléculaire (collage sans apport de matière adhésive entre deux surfaces très planes). La rugosité subsistante ne doit pas excéder, si possible, 1 nanomètre. For this, we begin (Figure 2) by planarizing the front face of the slice 10. In practice, as the front surface of the slice is shaped by the relief left by the successive deposits and etchings of layers, the planarization consists of covering the front face of a planarization layer 16 (silicon oxide) of a few microns thick. This layer masks the relief present on the wafer, after which the surface of the wafer is polished (mechanical and / or chemical polishing) in order to obtain as perfect flatness as possible with a view to a bonding by molecular adhesion (bonding without addition of material adhesive between two very flat surfaces). The remaining roughness should not exceed, if possible, 1 nanometer.
io Une galette de fibres optiques 20 est préparée (figure 3) ; si sa surface n'est pas parfaitement plane, elle peut être aussi planarisée comme celle de la tranche, par dépôt d'une couche de planarisation 22 et polissage. An optical fiber wafer 20 is prepared (Figure 3); if its surface is not perfectly flat, it can also be planarized as that of the wafer, by deposition of a planarization layer 22 and polishing.
La galette de fibres est alors reportée (figure 4) sur la face avant de la tranche, par adhérence moléculaire. La ou les couches de planarisation, si elles sont prévues pour atteindre la planéité désirée, servent aussi de barrière contre les alcalins présents dans le verre de la galette de fibres. The fiber slab is then transferred (FIG. 4) to the front face of the wafer by molecular adhesion. The planarization layer or layers, if intended to achieve the desired flatness, also serve as a barrier against the alkali present in the glass of the fiber slab.
La tranche semiconductrice est ensuite très fortement amincie (figure 5) ; l'amincissement ne laisse subsister que quelques dizaines de micromètres d'épaisseur (30 micromètres au maximum), et en pratique on peut même ne laisser que quelques micromètres d'épaisseur. L'amincissement se fait par usinage mécanique complété par un polissage mécanique et/ou chimique. La tranche semiconductrice amincie sera à partir de là désignée par la référence 12 puisqu'elle ne comprend plus, en pratique, que la couche épitaxiale 12, et même une fraction seulement de la couche épitaxiale originale. Toutefois, on peut aussi préférer garder une petite épaisseur du substrat d'origine 10. The semiconductor wafer is then very strongly thinned (FIG. 5); the thinning leaves only a few tens of micrometers thick (30 micrometers maximum), and in practice we can even leave only a few microns thick. Thinning is done by mechanical machining supplemented by mechanical and / or chemical polishing. The thinned semiconductor wafer will be from there designated by the reference 12 since it comprises, in practice, only the epitaxial layer 12, and even only a fraction of the original epitaxial layer. However, it may also be preferred to keep a small thickness of the original substrate 10.
Pour toute la suite des étapes collectives de fabrication, c'est-à-dire jusqu'à division de la tranche en capteurs individuels, c'est la galette de fibres optiques qui assure la tenue mécanique de la structure, la tranche semiconductrice ne pouvant plus assurer cette tenue compte-tenu de sa très faible épaisseur. La galette a une épaisseur de 200 à 1000 micromètres ou plus; dans certains cas, l'épaisseur peut cependant être réduite à 100 micromètres, mais l'épaisseur de la tranche semiconductrice amincie est de toutes façons beaucoup plus faible que celle de la galette. For all the following collective manufacturing steps, that is to say up to division of the wafer into individual sensors, it is the fiber-optic wafer which ensures the mechanical strength of the structure, the semiconductor wafer being unable to more ensure this holding given its very small thickness. The wafer has a thickness of 200 to 1000 micrometers or more; in some cases, however, the thickness may be reduced to 100 microns, but the thickness of the thinned semiconductor wafer is in any case much smaller than that of the wafer.
On réalise ensuite (figure 6), à partir de la face arrière de la tranche, des vias d'accès 24 à travers toute l'épaisseur de la tranche amincie 12; ces vias ouvrent un accès vers les plages conductrices 14 ou vers certaines d'entre elles. Then (FIG. 6), from the rear face of the wafer, access vias 24 are made through the entire thickness of the thinned wafer 12; these vias open access to the conductive pads 14 or to some of them.
Pour l'essentiel, ces vias sont formés par gravure chimique ou gravure ionique du silicium de la tranche 12, jusqu'à mise à nu des plages 14. Les vias servent à établir des passages pour relier électriquement les plages métalliques de la face avant à des conducteurs qui vont maintenant être formés sur la face arrière. Les vias ont été représentés comme des tranchées à flancs inclinés avec de l'aluminium déposé sur ces flancs; cependant, si la tranche amincie ne fait que quelques micromètres d'épaisseur, les vias peuvent être constitués par des tranchées étroites à flancs verticaux, gravées par attaque plasma, qui se comblent d'aluminium lors du dépôt de la couche d'aluminium. For the most part, these vias are formed by chemical etching or ionic etching of the silicon of the wafer 12, until the beaches 14 are exposed. The vias serve to establish passages for electrically connecting the metal strips of the front face to drivers who will now be trained on the back side. The vias were represented as sloping flank trenches with aluminum deposited on these flanks; however, if the thinned slice is only a few micrometers thick, the vias may be constituted by vertical trenches with vertical flanges etched by plasma etching, which are filled with aluminum during the deposition of the aluminum layer.
On dépose alors une couche isolante (non représentée) sur la face arrière de la tranche, puis on réouvre la couche isolante dans le fond des vias (mais pas sur les flancs), par gravure chimique ou ionique. Cette étape de dépôt et gravure d'isolant évite des court-circuits ultérieurs entre vias par la couche semiconductrice 12. Elle n'est pas obligatoire si le mode d'ouverture des vias fait qu'il n'y a pas de risques de ce point de vue.On dépose alors une couche conductrice 26 (en pratique de l'aluminium) sur la face arrière de la tranche; elle vient en contact avec les plots 14 à l'intérieur des vias 24. An insulating layer (not shown) is then deposited on the rear face of the wafer, then the insulating layer is reopened in the bottom of the vias (but not on the flanks), by chemical or ionic etching. This step of deposition and etching of insulation avoids further short circuits between vias by the semiconductor layer 12. It is not obligatory if the opening mode of the vias makes that there is no risk of this. point of view.A then deposited a conductive layer 26 (in practice aluminum) on the back side of the wafer; it comes into contact with the studs 14 inside the vias 24.
On grave (figure 7) par photolithographie dans la couche d'aluminium 26 un motif d'interconnexion laissant subsister l'aluminium dans les vias 24 et laissant subsister des plots de contact d'accès ou plots de soudure 28, destinés à la soudure ultérieure de fils de connexion. Les plots 28 à l'extérieur des vias ne sont pas nécessaires dans le cas où les fils peuvent être soudés directement au fond des vias: le fond des vias sert alors de plot de contact. La couche d'aluminium peut être protégée, aux endroits qui n'ont pas besoin d'être accessibles pour une soudure, par une couche de passivation non représentée. Au lieu de fils soudés, des bossages conducteurs peuvent être prévus sur les plots 28 pour un montage de type "flip-chip", comme on le verra plus loin. Photolithography is etched (FIG. 7) in the aluminum layer 26 into an interconnection pattern which leaves the aluminum in the vias 24 and leaves access contact studs or solder pads 28 for the subsequent solder to remain. wire connection. The studs 28 outside the vias are not necessary in the case where the son can be welded directly to the bottom of the vias: the bottom of the vias then serves as a contact pad. The aluminum layer can be protected, in places that do not need to be accessible for soldering, by a not shown passivation layer. Instead of welded son, conductive bosses may be provided on the pads 28 for mounting type "flip-chip", as discussed below.
Pour un capteur d'image radiologique, on dépose alors (si les fibres ne sont pas scintillatrices) une structure scintillatrice sur la face supérieure de la galette de fibres optiques. De préférence, la structure est constituée par une couche scintillatrice d'iodure de césium 32 déposée sur une feuille mince de carbone 34, l'ensemble constituant une feuille souple scintillatrice 30 qu'on colle, du côté de l'iodure de césium, sur la face accessible de la galette de fibres optiques 20 comme représenté à la figure 8. For a radiological image sensor, then (if the fibers are not scintillating) a scintillating structure is deposited on the upper face of the optical fiber wafer. Preferably, the structure is constituted by a scintillator layer of cesium iodide 32 deposited on a thin sheet of carbon 34, the assembly constituting a scintillating flexible sheet 30 which is bonded, on the side of cesium iodide, to the accessible face of the optical fiber wafer 20 as shown in FIG.
A ce stade, la fabrication collective est terminée et la structure de galette portant les circuits intégrés formés dans la tranche semiconductrice 12 peut être divisée en puces individuelles correspondant chacune à un capteur d'image individuel. Ces puces sont montées sur un support auquel elles sont reliées électriquement. Ce support peut-être l'embase d'un boîtier où un circuit imprimé sur substrat de résine ou substrat céramique portant d'autres composants. La division en puces individuelles se fait en sciant la structure collective à partir d'une seule face de cette structure (de préférence du côté de la tranche). II n'est pas nécessaire de scier à la fois par le haut et par le bas selon des traits de scie différents. At this stage, the collective fabrication is completed and the wafer structure carrying the integrated circuits formed in the semiconductor wafer 12 can be divided into individual chips each corresponding to an individual image sensor. These chips are mounted on a support to which they are electrically connected. This support may be the base of a housing where a printed circuit on resin substrate or ceramic substrate carrying other components. The division into individual chips is done by sawing the collective structure from a single face of this structure (preferably on the side of the slice). It is not necessary to saw at the same time from the top and the bottom according to different saw marks.
On notera que, bien que ce soit moins avantageux, on pourrait 20 coller le scintillateur non pas à l'échelle collective de la tranche mais à l'échelle de la puce individuelle déjà découpée. It should be noted that, although it is less advantageous, the scintillator could be glued not on the collective scale of the wafer but on the scale of the individual chip already cut.
La figure 9 représente une puce de capteur individuelle, fixée sur un support 40. La puce comprend une structure superposée d'un élément de galette de fibres 20 et d'un élément de feuille semiconductrice 12 (la galette portant un scintillateur 30 dans le cas d'un capteur d'image radiologique). Les bords périphériques de la galette découpée sont superposés en coïncidence exacte avec les bords périphériques de la feuille semiconductrice, du fait de la découpe de chaque côté de la puce par un trait de scie unique qui découpe à la fois la galette et la tranche amincie. FIG. 9 represents an individual sensor chip, fixed on a support 40. The chip comprises a superimposed structure of a fiber wafer element 20 and a semiconductor sheet element 12 (the wafer carrying a scintillator 30 in the case a radiological image sensor). The peripheral edges of the cut slab are superimposed in exact coincidence with the peripheral edges of the semiconductor sheet, due to the cutting on each side of the chip by a single kerf which cuts both the slab and thinned slice.
La puce est collée par sa face arrière (la face qui porte la feuille semiconductrice et sa couche conductrice 26) sur une première face du support 40. Elle déborde latéralement un peu du support et des fils de connexion 42 sont soudés entre les plots conducteurs tels que 28 et des plages conductrices 44 formées sur l'autre face du support 40. The chip is bonded by its rear face (the face which carries the semiconductor sheet and its conductive layer 26) on a first face of the support 40. It overflows laterally a little of the support and connection son 42 are welded between the conductive pads such as 28 and conductive pads 44 formed on the other side of the support 40.
Un montage de type "flip-chip" est également possible, c'est-à-dire que les plages 44 sont cette fois sur la première face du support et les plots 28, revêtus de bossages conducteurs, sont en regard des plages 44 et peuvent être soudés directement, plot à plot, sur ces plages. C'est particulièrement intéressant en termes d'encombrement et d'autoalignement; on peut notamment réaliser des ensembles de prise d'image à plusieurs puces juxtaposées, de positions précisément indexées, dits "plans focaux", utilisés notamment en radiographie à balayage. A "flip-chip" type assembly is also possible, that is to say that the strips 44 are this time on the first face of the support and the studs 28, coated with conductive bosses, are facing tracks 44 and can be welded directly, stud to plot on these beaches. This is particularly interesting in terms of size and self-alignment; it is possible, in particular, to produce image acquisition assemblies with several juxtaposed chips, of precisely indexed positions, called "focal planes", used in particular in scanning radiography.
Dans les deux cas, l'encombrement latéral du capteur terminé est réduit par rapport à l'art antérieur (à surface d'image égale) ; dans l'art antérieur tel que représenté sur la figure 10, si on avait une galette de fibres montée sur une puce semiconductrice classique, il fallait prévoir un débordement latéral Dl de la puce par rapport à la galette (pour les plots de soudure sur la puce) et un débordement latéral D2 du support par rapport à la puce (pour les plages de soudure sur le support). Dans l'invention, non seulement il n'y a pas de débord de la feuille semiconductrice par rapport à la galette ou réciproquement, mais il n'y a pas de nécessité de débordement de la puce (feuille+galette) par rapport au support sur lequel la structure est montée et soudée. De plus, les marges liées aux tolérances de fabrication peuvent être plus faibles que dans les assemblages sur puces individuelles. Enfin, la diminution d'encombrement peut se faire aussi sur les bords de puces où il n'y a pas de plots, alors que dans l'art antérieur on faisait dépasser la galette de fibres sur ces bords, pour tenir compte de dépositionnements possibles de la galette. In both cases, the lateral bulk of the finished sensor is reduced compared to the prior art (with equal image area); in the prior art as shown in Figure 10, if one had a fiber wafer mounted on a conventional semiconductor chip, it was necessary to provide a lateral overflow Dl of the chip relative to the wafer (for the solder pads on the chip) and a lateral overflow D2 of the support with respect to the chip (for the solder pads on the support). In the invention, not only is there no overhang of the semiconductor sheet relative to the wafer or vice versa, but there is no need for overflow of the chip (sheet + wafer) relative to the support on which the structure is mounted and welded. In addition, margins related to manufacturing tolerances may be lower than in single chip assemblies. Finally, the reduction in size can also be done on the edges of chips where there are no pads, whereas in the prior art it was exceeded the fiber wafer on these edges, to account for possible deposition of the cake.
Ainsi, dans le capteur selon l'invention la galette de fibres optiques 20 a un bord périphérique en coïncidence exacte avec le bord périphérique de la feuille semiconductrice 12 qui subsiste. La structure scintillatrice 30 a également un bord périphérique en coïncidence exacte avec le bord de la galette si elle a été mise en place au cours de la fabrication collective avant découpage. Thus, in the sensor according to the invention, the optical fiber wafer 20 has a peripheral edge in exact coincidence with the peripheral edge of the semiconductive sheet 12 which remains. The scintillator structure 30 also has a peripheral edge in exact coincidence with the edge of the wafer if it was set up during the collective manufacture before cutting.
Le capteur terminé, visible à la figure 9, est destiné à être illuminé par les rayons X en provenance du haut; la matrice photosensible sur substrat semiconducteur aminci est éclairée par la lumière du scintillateur par le côté de sa face avant, contrairement à ce qui se passe normalement pour des capteurs d'image à substrat aminci. The completed sensor, visible in Figure 9, is intended to be illuminated by X-rays from above; the thinned semiconductor substrate photosensitive matrix is illuminated by the scintillator light from the side of its front face, as is normally the case with thin-filmed image sensors.
Les figures 11 à 16 représentent un deuxième mode de réalisation du capteur selon l'invention. Dans ce deuxième mode, l'illumination de la matrice photosensible se fait par l'arrière de la tranche. Figures 11 to 16 show a second embodiment of the sensor according to the invention. In this second mode, the illumination of the photosensitive matrix is done by the back of the slice.
On part d'une tranche semiconductrice sur laquelle on exécute collectivement, comme cela a été expliqué en référence à la figure 1 toutes les opérations nécessaires à la réalisation des matrices photosensibles et de leurs circuits associés, y compris les interconnexions conductrices. We start from a semiconductor wafer on which we perform collectively, as has been explained with reference to Figure 1 all the operations necessary for the realization of photosensitive matrices and their associated circuits, including conductive interconnections.
On notera cependant que, contrairement à la réalisation des figures 1 à 9, on prévoit des plages métalliques 14 qui serviront directement de plots de contact extérieur pour la connexion avec l'extérieur; dans le premier mode de réalisation, comme on le voit à la figure 9, les plages 14 servent indirectement à la connexion extérieure puisque les plots de soudure sont les plages 28, reliées aux plages 14 par les vias 24. It will be noted, however, that, contrary to the embodiment of FIGS. 1 to 9, there are provided metal strips 14 which will serve directly as external contact pads for the connection with the outside; in the first embodiment, as seen in Figure 9, the pads 14 serve indirectly to the external connection since the solder pads are the beaches 28, connected to the beaches 14 by the vias 24.
Avec cette petite différence, on part de la tranche de la figure 2, planarisée par une couche d'oxyde de silicium 16 et polie, et on la reporte sur un substrat de report provisoire 50. Sur la figure 11, on a représenté la tranche semiconductrice retournée, avec sa face avant vers le bas, collée contre le substrat de report 50. With this small difference, we start from the slice of FIG. 2, planarized by a layer of silicon oxide 16 and polished, and we report it on a temporary transfer substrate 50. In FIG. 11, the slice is represented. semiconductor returned, with its front face down, glued against the transfer substrate 50.
Le collage se fait là encore de préférence par adhérence 20 moléculaire entre des surfaces très planes de la tranche planarisée et du substrat de report. Bonding is again preferably by molecular bonding between very planar surfaces of the planarized wafer and the transfer substrate.
L'étape suivante (figure 12) consiste à amincir la tranche jusqu'à ne pluslaisser subsister qu'une très faible épaisseur correspondant à une partie seulement de l'épaisseur de la couche épitaxiale 12, ou éventuellement à toute la couche épitaxiale et une très faible épaisseur du substrat semiconducteur d'origine 10. L'épaisseur finale de la tranche amincie est au plus de 30 micromètres et peut descendre même à quelques micromètres. The next step (FIG. 12) consists in thinning the wafer until it leaves only a very small thickness corresponding to only a part of the thickness of the epitaxial layer 12, or possibly to the entire epitaxial layer and a very small thickness. thin thickness of the semiconductor substrate of origin 10. The final thickness of the slice thinned is at most 30 micrometers and can go down even to a few micrometers.
On va ensuite (figure 13) coller la structure ainsi amincie, par le côté de la face arrière amincie de la tranche, sur une galette de fibres optiques 20. Pour cela on peut éventuellement déposer une couche de planarisation (non représentée) sur cette face arrière pour faciliter le collage ultérieur par adhérence moléculaire. Next, (FIG. 13), the thinned structure, on the side of the thinned back side of the wafer, is bonded to an optical fiber wafer 20. For this purpose, it is possible to deposit a planarization layer (not shown) on this face. back to facilitate subsequent bonding by molecular adhesion.
La galette de fibres optiques est la même que celle de la figure 3, 35 revêtue si nécessaire d'une couche de planarisation 22 permettant, après polissage jusqu'à une rugosité très faible, un collage par adhérence moléculaire. The optical fiber wafer is the same as that of FIG. 3, coated, if necessary, with a planarization layer 22 which, after polishing to a very low roughness, provides a molecular bonding bond.
La structure collective à ce stade est représentée à la figure 14, avec l'empilement suivant: un substrat de report provisoire 50, une tranche semiconductrice très amincie 12, et une galette de fibres optiques 20. The collective structure at this stage is shown in FIG. 14, with the following stack: a temporary transfer substrate 50, a very thin semiconductor wafer 12, and an optical fiber wafer 20.
L'étape suivante consiste à éliminer le substrat de report provisoire 50. L'élimination peut se faire par usinage, mais si le substrat 50 a été collé par adhérence moléculaire, il existe aussi des techniques spécifiques de décollage utilisant par exemple une implantation préalable superficielle d'hydrogène avant collage pour faciliter le décollage ultérieur. The next step consists in eliminating the temporary transfer substrate 50. The elimination can be done by machining, but if the substrate 50 has been adhered by molecular adhesion, there are also specific techniques for taking off using, for example, a prior surface implantation. of hydrogen before bonding to facilitate subsequent take-off.
Une fois que le décollage est effectué, on effectue une opération de mise à nu des plages conductrices 14 qui doivent servir de plots de soudure pour l'accès extérieur. Cette mise à nu se fait par photolithographie en ouvrant des ouvertures, en regard de ces plages, dans les couches qui la recouvrent, notamment la couche 16 (figure 15). Once the take-off is performed, an operation is performed to expose the conductive pads 14 which must serve as solder pads for external access. This exposure is done by photolithography by opening openings, opposite these ranges, in the layers that cover it, including the layer 16 (Figure 15).
La fabrication collective comprend encore une mise en place d'une feuille scintillatrice sur la face accessible de la galette de fibres optiques (figure 16) dans le cas d'un capteur radiologique dans lequel les fibres de la galette ne seraient pas elles-mêmes scintillatrices. La feuille scintillatrice 30 est la même qu'à la figure 8. Elle est collée sur la structure collective comprenant la galette et la tranche, avant division en puces individuelles. Elle pourrait être collée avant la mise à nu des contacts, ou encore après la découpe en puces individuelles. The collective fabrication further includes placing a scintillating sheet on the accessible face of the optical fiber wafer (FIG. 16) in the case of a radiological sensor in which the fibers of the wafer are not themselves scintillators. . The scintillating sheet 30 is the same as in FIG. 8. It is glued on the collective structure comprising the wafer and the wafer, before division into individual chips. It could be glued before the exposure of the contacts, or after cutting into individual chips.
Les opérations de fabrication collectives sont maintenant terminées pour l'essentiel de ce qui concerne l'invention. Il reste à découper la structure superposée galette de fibres+tranche semiconductrice en puces constituant chacune un capteur d'image individuel. La découpe se fait à partir d'une seule face de l'ensemble galette+tranche. Les bords périphériques de la puce, de la galette, et du scintillateur, sont en coïncidence exacte. The collective manufacturing operations are now substantially finished with respect to the invention. It remains to cut the superposed structure slab of fibers + semiconductor wafer chips each constituting an individual image sensor. The cut is made from a single face of the whole slab + slice. The peripheral edges of the chip, the slab, and the scintillator are in exact coincidence.
Les puces individuelles sont montées chacune sur un support 40 (embase de boîtier ou circuit imprimé comportant d'autres composants) comme cela est représenté à la figure 17. Là encore on pourrait envisger, mais moins avantageusement, que le scintillateur ne soit collé qu'après la fin des étapes de fabrication collective sur tranche. The individual chips are each mounted on a support 40 (housing base or printed circuit comprising other components) as shown in FIG. 17. Here again, it could be envisaged, but less advantageously, that the scintillator is glued only after the end of the stages of collective manufacturing on slice.
La puce est collée sur la première face du substrat. Des fils de connexion 42 sont soudés d'un côté sur les plots 14 dénudés et de l'autre sur la face opposée du support 40. La puce déborde légèrement, comme à la figure 9, par rapport au bord du support 40. Là encore, on gagne beaucoup en encombrement latéral par rapport à la disposition classique de la figure 10, car le bord de la tranche semiconductrice et le bord de la galette sont superposés et le support 40 n'est pas nécessairement en débord par rapport aux bords de tranche et de galette. The chip is glued on the first face of the substrate. Connection wires 42 are soldered on one side on the bare studs 14 and on the other on the opposite side of the support 40. The chip protrudes slightly, as in FIG. 9, with respect to the edge of the support 40. Again , we gain a lot of lateral space compared to the conventional arrangement of Figure 10, because the edge of the semiconductor wafer and the edge of the wafer are superimposed and the support 40 is not necessarily overflowing with respect to the edge wafer and galette.
Le capteur là encore être monté sur le support 40 selon la 10 technique flip-chip (soudure plot à plot). The sensor is again mounted on the support 40 according to the flip-chip technique.
Le capteur d'image est éclairé par le côté de la face arrière de la tranche semiconductrice amincie, ce qui est très avantageux (pour la sensibilité dans toute la gamme visible et notamment dans le bleu), et d'autre part l'accès aux plots de soudure est particulièrement simple puisqu'il n'implique pas de vias à travers l'épaisseur de la tranche amincie (sauf si des vias sont utiles pour d'autres raisons). Mais cette réalisation nécessite un double report de la tranche, d'abord sur un substrat provisoire puis sur la galette de fibres optiques. The image sensor is illuminated by the side of the rear face of the thinned semiconductor wafer, which is very advantageous (for the sensitivity throughout the visible range and in particular in the blue), and secondly access to solder pads is particularly simple since it does not involve vias through the thickness of the thinned slice (unless vias are useful for other reasons). But this realization requires a double transfer of the wafer, first on a temporary substrate and then on the wafer of optical fibers.
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